Рабочий процесс существующих плугов несовершенен, что обуславливает большие затраты энергии на вспашку. В конструкциях элементов серийных плугов заложены избыточные запасы прочности, которые обусловлены их универсальностью. Плуг должен хорошо пахать и старопахотные, и задернелые, и каменистые почвы, и целину, и с углублением пахотного горизонта.

Отказ от универсальности сразу даёт большие конструктивные преимущества. Если плуг предназначен для вспашки только старопахотных земель, запас прочности элементов плуга, а, следовательно, его вес, можно значительно уменьшить (рис. 1, 2).

Среди элементов плуга наибольший вес имеет рама. Элементы рамы передают силу тяги трактора на корпусы. Они также воспринимают силы и моменты, возникающие в корпусах от воздействия почвы. Силу тяги трактора необходимо передавать на корпусы, но силы и моменты, возникающие в корпусах от воздействия почвы, можно в значительной мере уравновесить в пределах корпусов. Для уравновешивания горизонтальной силы взамен полевых досок закрепим с каждой стороны корпуса левые лемеха.

Для передачи силы тяги трактора на корпусы к навесному устройству шарнирно присоединим грядили с поводками. Для частичного уравновешивания вертикальной силы перед каждым корпусом шарнирно, под углом к направлению движения установим черенковый нож. Чтобы обеспечить устойчивый ход плуга по глубине, между навесным устройством и грядилями установим регулируемые штанги, а для поддержки корпусов в транспортном положении – цепи.

При переводе плуга из транспортного положения в рабочее положение корпусы заглубляются не вдавливанием, как у серийных классических плугов, а за счёт отрицательных углов наклона лемехов б (см. рис. 1, а).

Левый лемех предыдущего корпуса подрезает пласт идущему следом корпусу, а вертикальный нож отрезает пласт сбоку. Этим предотвращается энергозатратное зажатое резание почвы. Выглубление корпусов плуга происходит в связи с появлением положительных углов наклона лемехов в (см. рис. 1, б).

Защита корпусов плуга от повреждений осуществляется путём поворота корпусов с поводками относительно грядилей (см. рис. 2, а, б) или поворота грядилей относительно навесного устройства (см. рис. 2, в).

Трёхкорпусный опытный образец такого плуга был изготовлен и испытан (рис. 3, 4). Черенковые ножи расположили так, чтобы условные линии носка правого лемеха, лезвия левого лемеха и лезвия черенкового ножа сходились в одной точке. При такой установке элементов корпусы, вибрируя при вспашке в горизонтальной плоскости, будут занимать в каждый момент времени положение, соответствующее минимальному сопротивлению их перемещения. Следовательно, плуг будет обрабатывать почву самым энергетически выгодным способом.

В результате дальнейших исследований выяснилось, что для лучшего прохождения почвы при обороте пласта целесообразно укоротить нижние тяги поводков (см. рис. 3), усилив поводки вверху, к отвалам вверху прикрепить фартуки, кроме того, опору амортизирующего устройства первого корпуса перенести с грядиля на поводок.

Уточнив конструктивные параметры плуга, измерили тяговое сопротивление его корпуса на суглинках при медленном перемещении. При прокладывании первой борозды среднее сопротивление почвы перемещению корпуса с ножом 3,7 кН, а при прохождении второй борозды – 2,6 кН. Для сравнения, сопротивление корпуса классического плуга 5,5 кН.

При наклоне вектора тяги 11° к горизонту, соответствующем его наклону при агрегатировании с трактором МТЗ-82, горизонтальная составляющая тягового сопротивления трёхкорпусного плуга для данных условий вспашки составила 7,35 кН.

Полевые испытания плуга на тяжёлых суглинках в полях Ярославского района показали, что по сравнению с плугом ПЛН 3-35 вспашка плугом с уравновешенными корпусами даёт следующие преимущества: более высокая скорость, лучше крошение и выравненность почвы, существенно мельче борозда. Испытание плуга Владимирской машиноиспытательной станцией показало, что при вспашке трёхкорпусным плугом на скорости 2,4 м/с (8,6 км/ч, четвёртая передача без включения редуктора) расход топлива составил 13,6 кг/га. Для сравнения, нормативный расход топлива при вспашке полей аналогичной группы 18,9 кг/га.

Применение плуга такой конструкции улучшит качество обработки почвы в связи с вибрацией корпусов при работе. Плуг в два раза легче серийного и при работе не создаёт «плужную подошву». Конструкция плуга защищена патентом РФ №2335107.

 

Рис. 1 – Схемы: а) заглубления корпуса плуга; б) выглубления корпуса плуга

Рис. 2 – Схема обхода плугом препятствий

Рис. 3 – Трёхкорпусный плуг с уравновешенными корпусами в работе

 

Рис. 4 – Плуг с уравновешенными корпусами в транспортном положении

 

 

 

В.А. НИКОЛАЕВ, д.т.н, доцент кафедры «Механизация сельскохозяйственного
производства» ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА».